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综采工作面煤层注水设计设计方案及安全措施1. 引言随着煤炭资源的逐渐枯竭，煤矿开采逐渐由地表向地下深层转移。
为了保证煤矿的安全运营和提高采煤效率，煤层注水技术被广泛应用于综采工作面。
本文将介绍综采工作面煤层注水设计的设计方案及相应的安全措施。
2. 煤层注水设计方案2.1 注水目的煤层注水的主要目的是提高煤层的固结性能和润湿性能，从而增加煤层的稳定性和采煤效率。
同时，煤层注水还能降低煤尘浓度，提高工作环境的安全性。
2.2 注水方法常用的煤层注水方法包括地表注水和井下注水两种方式。
2.2.1 地表注水地表注水是指通过在综采工作面上设置喷水装置，将水直接喷洒到煤层上。
这种方式操作简单、投入少，但效果相对较差。
2.2.2 井下注水井下注水是指通过在综采工作面底板注入水，利用水压将水分渗透到煤层中。
这种方式注水均匀、效果好，但投入较大。
2.3 注水方案根据煤矿的实际情况和煤层特性，设计了如下注水方案：2.3.1 方案一：地表注水•操作步骤：1.在综采工作面上设置喷洒装置，将水均匀喷洒到煤层表面；2.控制水量和喷洒速度，确保注水均匀；3.根据需要，可以根据需要调整喷洒装置的位置。
•优点：–操作简单，投入少；–可以根据需要灵活调整。
•缺点：–效果不如井下注水；–可能会增加煤炭损失。
2.3.2 方案二：井下注水•操作步骤：1.在综采工作面附近钻探井口；2.在井口下方设置注水装置，将水注入到煤层裂隙中；3.控制注水量和注水压力，确保注水均匀。
•优点：–注水均匀，效果好；–可以根据需要控制注水量和注水压力。
•缺点：–投入较大；–操作复杂。
3. 安全措施煤层注水工作面存在一定的安全风险，为了保障工作人员的安全，需要采取以下措施：3.1 工作面人员培训对参与煤层注水工作的人员进行必要的培训，包括操作规程、安全操作要点、应急预案等方面的培训。
3.2 安全监测系统在综采工作面设置安全监测系统，及时监测注水工作面的状况，确保工作面的安全运营。
综放工作面煤层注水及效果分析张 峰,张和生,肖 谨(徐州矿务集团公司三河尖煤矿,江苏沛县221613)摘 要:根据三河尖煤矿综采放顶工作面煤层状况,通过合理选择煤层注水钻孔施工工艺,优化煤层注水参数,减少影响煤层注水效果的因素,加强煤层注水的日常管理,使采煤工作面各回采工序产尘量大幅度降低,收到了良好的效果,从技术源头上杜绝了煤尘事故的产生。
关键词:综放工作面;煤层注水;降尘;参数优化中图分类号:TD714+.4 文献标识码:B 文章编号:1003-496X(2006)04-0023-03 煤层注水是回采工作面最重要的降尘措施之一,在回采前超前在煤层中打若干钻孔,通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分,从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。
煤层注水其实质为:通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中,依靠压力水在煤体裂隙中的渗透、压差、毛细和分子扩散运动,使注入煤层中的水沿着煤的裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与空隙之中,增加煤体的水分,使煤体得到预先湿润,以减少采煤时产生浮游粉尘的能力。
现场试验表明:煤层含水量达到4%时,煤尘的生成量在原有的基础上将减少80%以上。
1 煤层注水实践1.1 工作面概况7407工作面走向长度1460m,倾斜长度145～191m,倾角2°～10°,平均4°,煤层厚度最大6.6m,最小4.6m,平均为5.69m,可采平均煤厚为5.4 m,局部有夹矸,厚度为0～0.8m,采用综采放顶煤回采工艺。
煤层瓦斯含量0.082～0.48mL/g,自然发火期为3～6个月,煤层原生水分为2.87%,煤层总的孔隙率为4.958%,煤尘爆炸指数为36.96%,具有爆炸危险性,局部煤质松软、破碎,内生裂隙发育。
1.2 钻具选择及钻孔布置根据7407工作面参数及现有设备,7407轨道巷施工时选用MK-4全液压坑道钻机进行双向施工;运输巷选用KH YD-75diA岩石电钻进行施工,同时根据煤层注水化验结果,在煤层全水分达不到4%的地点,使用煤电钻实施短孔注水,钻孔布置见图1。
综采工作面煤层注水设计设计方案及安全措施一、设计方案1. 注水方式（1）直接注水法：将水通过管道直接注入工作面煤层，该方法操作简单，但可能存在水流不均匀、流量不可控等问题。
（2）喷淋注水法：将水通过喷淋器均匀地喷淋在煤层上方，以形成水帘，减轻煤尘污染和黄色煤瓦斯的危害。
（3）井下注水法：将水通过注水井从井底注入煤层，有效地提高了注水效率。
本设计方案采用井下注水法。
在工作面煤层下方钻探注水井，然后通过注水泵将水从井底注入煤层。
2. 注水量计算（1）水质量：按每天要注水5吨计算，这些水将来自靠近工作面的地下水或开采井中回收的水。
（2）注水量：按照每日8小时的运转时间计算，每小时注入625公斤的水。
（3）注水频率：根据煤层水含量进行评估，并根据需调整时间间隔，确保始终不超过最大允许水含量。
3. 注水设备（1）注水管道：使用内直径为200mm的新型聚乙烯管道，保证管道强度和耐腐蚀性。
（2）注水井：建设一口直径2m，深度150m的注水井，使用钻孔和爆破技术进行施工。
（3）注水泵：选用质量可靠的潜水泵进行注水。
二、安全措施1. 工作面煤层注水是一个涉及到煤矿生产、地质勘探、环境保护等多个因素的综合性任务。
因此，在设计过程中要充分考虑安全问题，制定相应的安全技术规范，并安排专业人员对施工工艺进行现场控制。
2. 注水操作过程中，应严格按照设计方案进行，确保工作面地质按照设计要求进行补水，并及时反馈水文地质部门进行实时监测。
3. 在注水过程中，要密切关注煤层的水含量和工作面顶板状况，如出现工作面顶板、底板出现不稳定、全顶板冒落、地面等级变化等现象，应立即停止注水工作。
4. 为降低煤层水含量，还需要采取相应措施，如正确使用钻探水、地面回收后的废水以及其他可用的洁净水源等。
5. 为确保操作人员安全，在现场设置物理障碍。
对于注水井口，应设置可抬升式金属安全栏杆，并在沿井室墙上吊挂10kg 女式救生绳，方便操作人员紧急回收。
120301 正常工作面煤层注水设计方案寨崖底煤业 11 盘区2023 年 12 月 29 日120301 综采工作面煤层注水设计方案煤层注水是采煤工作面最有效的防尘措施之一，实践证明，实施煤层注水不但能有效削减采煤工作面煤尘的产生，而且能够转变煤体的多种物理力学性质，削减冲击地压、煤层自燃发火，对采煤工作面的安全生产具有重大的意义。
为有效改善我盘区 120301 综采工作面的作业环境，提高生产效率，遏制煤尘事故发生，打算对120301 综采工作面实施煤层注水，特编写《120301 综采工作面煤层注水设计方案》如下：一、工作面简况地面相对位置：该工作面位于石盘上村西侧，李家社村东部，狮尾沟南部。
井下相对位置：东为 12 盘区 3#实体煤层，北为我盘区实体煤层，西邻 11 盘区 3 煤关心运输巷，南为我盘区 2023 年采空区。
该工作面倾向长度为 660m，工作面长度为 180m，可采长度为610m，斜面积为 118800 ㎡，煤层倾角为 3～5°，煤层厚度 0.95～1.45m，煤层平均厚度为 1.2m，工业储量为 192456t，可采储量为173210.4t，工作面煤层赋存平稳，节理发育。
二、工作面地质构造该工作面地质构造简洁，为单斜构造，没有觉察褶皱、冲刷带等简单构造，仅有两个倾角为 27°、35°落差为 0.69m、0.61m 的小正断层。
工作面顶板为黑色泥土、砂质泥岩、砂质泥岩互层，隔水性较好；底板为黑色、灰黑色泥岩、灰白色细粒砂岩，富水性极弱，局部底板涌水，但涌水量不大。
据 2023 年山西煤矿矿用安全产品检验中心《鉴定报告》，本煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级，属于不易自燃煤层；煤层具有爆炸性。
三、设计目的有效削减 120301 综采工作面在回采过程中的产尘量，降低工作面的粉尘浓度，提高作业场所能见度，改善工作面的作业环境，防止职业病的发生，从根本上杜绝粉尘危害。
综采工作面煤层注水设计设计方案及安全措施综采工作面是地下矿井开采的主要方式之一，也是煤炭开采的主要方法之一。
在综采工作面开采中，由于煤层的特殊性质，常常需要进行注水处理。
本文将介绍综采工作面煤层注水设计方案及安全措施。
一、煤层注水设计方案1.确定注水位置在煤层注水设计中，首先需要确定煤层的水文地质条件和煤层裂隙系统，以确定最佳的注水位置。
一般来说，注水位置应选取煤体含水量较高的区域，并避免与采煤面或其他注水位置之间形成流量冲突。
2.注水参数设计在注水技术设计中，需要根据实际情况确定注水流量、注水压力和注水时间等参数。
注水流量应根据地质条件和煤层含水量确定，通常为每秒几十立方米到几百立方米不等。
注水压力应根据煤层裂隙程度和地质应力状态确定，通常为几十至几百千帕不等。
注水时间应根据地质条件和注水效果而定，通常为每天几个小时至十几个小时不等。
3.注水设备设计在注水技术设计中，需要根据注水参数设计相应的注水设备。
注水设备包括注水井、注水管道、水泵和阀门等。
注水井应按照注水位置确定，通常为垂直或斜井。
注水管道应选用耐腐蚀、耐磨损的材料，如铸铁管、钢管等。
水泵应选用高效、耐用的水泵。
阀门应设置在注水井和管道中，以便对注水流量和压力进行控制和调节。
二、煤层注水安全措施1. 确保注水设备安全在煤层注水过程中，需要对注水设备进行定期检查和维护，确保注水设备的安全性和可靠性。
同时需要加强注水井、注水管道和水泵等设备的防腐蚀、防磨损和防漏等工作，避免发生设备故障和安全事故。
2. 确保注水水源安全在煤层注水中，需要使用地下水或地表水作为注水水源。
为确保水源的安全性，需要对水源进行选址和检测，避免污染和受到其他因素的影响。
同时需要加强水源保护工作，防止水源受到人为破坏和自然灾害的影响。
3. 确保注水过程安全在煤层注水过程中，要加强对注水过程的监控和管理，确保注水参数的稳定和控制。
当出现异常情况时，应及时采取措施，避免事故发生。
综放工作面煤层注水实践及效果分析王志忠（山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司）摘 要：介绍了唐安煤矿通风队在综放工作面实施煤层注水的过程，摸索总结了煤层注水抑制瓦斯涌出的工作经验，为综放工作面在生产过程中奠定了良好的基础。
关键词：综放工作面；煤层注水实践；抑制瓦斯0前言由于煤矿井下的特殊地质条件，煤层注水是对综放工作面抑制瓦斯涌出和降尘的重要措施之一，综放工作面回采前在回风顺槽煤层中按设计要求打若干煤层注水钻孔，通过钻孔注入压力水，依靠压力水在煤体裂隙中的渗透、压差和分子扩散运动，使注入煤层中的水沿着煤的裂隙渗透并储存于裂隙与空隙之中，使煤体预先湿润，增加煤体的水分，达到抑制瓦斯涌出和在综放工作面生产过程中减少粉尘浮游的目的。
1概述1.1工作面概述3410工作面位于唐安煤矿井田北中部的四盘区，该工作面的东西两侧均为实体煤，工作面长度175m，推进长度800m。
工作面整体为一单斜构造，倾角0°～5°，大致呈南北走向，东高西低。
进风顺槽和回风顺槽沿煤层底板布置，断面为宽*高=4000mm*2800 mm 的矩形断面；顶层排瓦斯巷沿煤层顶板布置，断面为宽*高=3000mm*2400 mm的矩形断面，三条巷道均采用锚网支护；工作面采用综采放顶煤回采工艺，煤层平均厚度 5.8m，工作面下部割煤高度2.7m，放顶煤厚度3.1m。
1.2煤层注水孔布置及注水孔参数由于综放工作面进风顺槽已提前安装皮带，受条件限制只能采用在回风顺槽单侧布孔动压注水方式。
注水孔高度距巷底1.3～1.6m，孔径65mm，孔深70～90m，注水孔水平间距20m，在回风顺槽布置注水孔49个。
1.3封孔工艺煤层注水的效果很大程度上取决于封孔方法及封孔质量。
为有效的杜绝注水孔漏水，我矿使用ZF-B45封孔器进行封孔，其工作原理为：利用注水压力自然膨胀封堵注水孔孔口后开始注水，封孔深度为8～10m。
1.4注水参数及技术要求注水孔钻孔直径65mm，封孔段长度10m，注水管直径48mm，注水管长度3m，注水管材料为高压胶管或耐压的高强度塑料管。
11532综放工作面煤层注水设计
一、工作面概况：
11532工作面煤层是易自然发火煤层，煤尘具有爆炸性，煤层赋存稳定、结构简单，煤层倾角8°~15°、平均厚度6.5m 、煤容重1.35t/m 3。
该工作面采用倾向长壁综采放顶煤采煤法，回采推进平均长度为520m ，其中轨道顺槽推进长度509m 、运输顺槽推进长度531m ，切眼长度160m 。
工作面可采储量为58.0万吨。
采煤工作面采用U 型后退式通风系统。
供水水源来自龙王堂清水仓和地面静压水池，形成管网系统。
工作面两顺槽采用二寸供水管，每隔50m 设一个控水三通及阀门。
二、注水方式选择：
注水方式选择长孔注水下向钻孔注水，在采煤工作面前方轨道顺槽（回风巷）沿煤层走向方向平行于煤层工作面打钻。
三、煤层注水工艺及参数确定：
1、钻孔直径
钻杆直径主要由钻机钻杆所决定。
我公司探水队选用ZLY —250型坑道液压钻机，孔径为65mm 。
2、单向钻孔长度的计算
m 1073/211==-=L M L L
式中 L ——钻孔长度，m ；
1L ——工作面长度，取160m ；
M ——与煤层透水性和钻孔方向有关的参数，下向孔M =1/31L ；
则钻孔长度为107 m 。
3、钻孔间距的计算
钻孔间距可根据煤层湿润半径计算，即：
m h R B 136.2555.2=⨯===
式中 B ——钻孔间距，m ；
R ——湿润半径， m ；
h ——巷道净高，11532轨道顺槽净高2.6m
则钻孔间距为13m。
4、钻孔角度
（1）钻孔方位角188°平行于工作面切眼方向，钻孔角度为0°偏差±2°，使钻孔始终保持在煤层内，以免穿透顶底板。
（2）考虑到钻杆的下沉，开口位置宜靠近煤层上部。
（3）煤层有夹矸时，应使钻孔穿透夹石，以使各自然分层均被湿润。
5、封孔深度
（1）对封孔深度的要求：
①不从孔口及其附近煤壁透水、泄水、渗水；
②不在湿润半径未达到设计要求前不发生泄水、渗水现象；
③操作方便、工艺简单。
（2）对封孔深度的影响因素：
①注水压力；压力越大，封孔深度越深；
②煤层裂隙发育程度：裂隙发育，就应增加封孔深度；
③沿巷道边缘煤体破坏带宽度：封孔深度必须大于破碎带宽度；
③煤的厚度：煤越软，要求封孔深度越大。
（2）封孔深度的确定
封孔深度通过试验和生产实践确定，封孔深度一般为2.5~10m。
最后确定具体封孔深度为6m，封孔直径65~75mm。
6、封孔方式
封孔方式分水泥封孔和封孔器封孔两类，而我公司采用波雷因、棉纱封孔。
7、注水系统及注水参数
（1）注水系统、压力
采用静压水系统，低压注水，注水压力不得超过2450kP a。
（2）单孔注水量（按吨煤注水量计算）
Q
LBMrq
式中：Q——单个钻孔注水量，m3；
B——孔间距，取13m；
L——钻孔长度，取107m；
M ——煤层厚度，煤层平均厚度6.5m ；
r ——煤密度，15#煤层煤密度1.35t/m 3；
q ——吨煤注水量，一般取0.03m 3/t 。
LBMrq Q ==107³13³6.5³1.35³0.03= 366.2m 3
（3）注水流量
静压注水流量一般为：0.001~0.027m ³/h ²m ，根据15#煤层其他工作面注水经验流量取0.027 m ³/h ²m ，则注水速率V=0.027³100=2.7m ³/h 。
（4）注水时间
q Q
T =
式中： T ——注水时间，h ；
q ——单孔注水速率；m 3/h
67
.2242.366≈⨯==q Q T 天 （5）同时注水钻孔数
B
Tv n 24= 式中： n ——同时注水钻孔数；
v ——工作面日推进度，m/d （一天6个循环，一个循环0.6m ）。
213
246.324624≈⨯⨯⨯==B Tv n 则煤层注水同时钻孔数为2个
（6）注水超前工作面距离
lt Tv lc +=24
式中：lc ——注水超前工作面距离，m ；
lt ——停止注水时钻孔距工作面的距离，应为8~20m ；
6.311024
6.324624=+⨯⨯=+=lt Tv lc 则注水超前工作面31.6m ，停止注水时钻孔距工作面10m
（7）注水方法
a.封孔后（用波雷因棉纱封孔后半小时），按照设计连接注水系统；
b.开启供水阀门进行静压注水；
c.当注水达到设计要求或钻孔周围煤璧有水渗出时，可结束或暂停对该钻孔或该钻孔注水。
四、煤层注水设备及供水管路的选择
1、选用ZLY—250型坑道液压钻机
2、注水仪表及器材
（1）水量表：采用普通水表，分别安装在胶管上，注水量为水表显示水量。
（2）压力表：采用压力表，最大指示压力应为2 MPa，安装在供水管上。
（3）注水器材：高压软管、阀门、连接件要求与管路配套。
3、供水管路
供水水源来自龙王堂清水仓和地面静压水池，其间通过管路形成管网系统。
副斜井→主斜井1#联络巷→主斜井→2#联络巷→750南皮带运输大巷→11532轨道运煤贯眼→11532轨道顺槽
井下龙王堂清水仓→中央变电所→人车绕道→750南大巷→一采区石门→115轨道下山→115轨道大巷→11532轨道顺槽
五、安全技术措施
1、打钻孔
（1）、钻机安装地点的顶板及周围支护要良好，固定钻机要安全可靠，倾斜巷道固定钻机要采取专门的安全措施，确保安全稳固，钻孔角度和钻距符合设计要求。
（2）、开钻前详细检查设备和供水系统，发现问题及时处理完好后试钻。
（3）、打钻人员要集中注意力，衣服裹在腰带里，袖口、毛巾扎好。
负责上下钻杆人员分别站在钻机两侧，不得有人站在钻机后方，防止顶钻或反钻伤人。
（4）、保证成孔质量，防止扩孔过大，封孔器不起作用。
在钻机运转中严禁用手拔动钻杆。
（5）、钻孔尽量布置在煤厚的中部，距巷道顶板不小于0.8m，以防顶板片冒。
打钻前首先进行敲帮问顶，捣去虚煤浮矸，防止煤壁片帮伤人。
打钻人员在打钻过程中始终与煤壁距离不得小于1.5m。
（6）、打钻时，现场瓦检员监督施工情况，注水孔打够深度，还要检查打钻附近20m范围内的瓦斯浓度，当瓦斯浓度达到1%时，停止打钻进行处理，待安全隐患消除后，方可继续工作。
（7）、每班施钻前通知安装队开泵工，提前进行排水，做好排水工作。
（8）、当班探水队负责人员必须携带便携式甲烷测定仪，钻孔过程突然遇到地质构造，瓦斯涌出，透水预兆等异常情况，必须停止钻进，立即汇报调度指挥中心及有关部门。
（9）、钻孔施工完毕，必须将钻杆全部退出并封孔，对钻孔进行编号挂牌管理。
将钻机设备放到巷道安全的地点方可离开工作岗位。
（10）、收工时当班瓦斯员如实填写钻孔记录，汇报通风科。
2、注水
（1）、注水前，要全面检查水泵、管路、阀门、仪表、封孔密实及供水系统，发现问题及时处理。
（2）、当班班长要仔细查看注水孔周围顶帮及周围支护情况，有隐患及时排除，若发生片帮、冒顶时，应立即停止注水。
（3）、注水过程，打开注水阀门，慢慢打开压力表阀门防止水压过大挤坏水表伤人，注水期间保持供水管有水，并做好记录填写牌板。
（4）、每班瓦斯员要认真做好注水记录。
注：煤层注水超前工作面回采31.6米，注水后将注水设备及材料摆放整齐。
附：11532综放工作面煤层注水钻孔布置图。
